Енергетски систем земље — кратак опис, карактеристике рада у различитим ситуацијама

Енергетски систем земље је комбинација неколико елемената - електрана, дистрибутивних трафостаница за повећање и смањење, електричних и топлотних мрежа.

Електране производе електричну и топлотну (за ЦХП) енергију. Електрична енергија, које генеришу електране, повећава се на потребну вредност напона у подстаницама и доводи у мрежу, посебно у магистралне електричне мреже, где се даље дистрибуира у складу са количином енергије коју троши одређени регион, предузеће у оквиру електроенергетског система држава или посебан регион.

Ако говоримо о енергетском систему земље, окосне мреже заплићу читаву њену територију. Магистралне мреже обухватају водове 220, 330, 750 кВ, кроз које протичу велики токови снаге — од неколико стотина МВ до десетина ГВ.

Следећа фаза је трансформација високонапонских магистралних мрежа за регионалне, чворне трафостанице, трафостанице великих предузећа напона од 110 кВ. Токови снаге у оквиру десетина МВ протока кроз 110 кВ мреже.

У трафостаницама 110 кВ електрична енергија се дистрибуира на мање корисничке трафостанице у насељеним местима и разним предузећима напона 6, 10, 35 кВ. Поред тога, напон мреже се смањује на вредности које захтева корисник. Ако су у питању насеља и мала предузећа, онда се напон спушта на 380/220 В. Постоји и опрема великих индустријских предузећа која се директно напаја високим напоном 6 кВ.

ЦХП (ЦХП) поред електричне енергије генеришу топлоту која се користи за загревање зграда и објеката. Топлотна енергија коју испоручује термоелектрана дистрибуира се потрошачима преко топлотних мрежа.

Карактеристике електроенергетског система

Приликом разматрања рада електроенергетског система посебна пажња се мора обратити на процесе преноса електричне енергије. Производња и пренос електричне енергије је сложен процес који је међусобно повезан.

У електроенергетском систему производња, пренос и потрошња енергије код потрошача одвија се континуирано, у реалном времену. Акумулација електричне енергије (акумулација) у запреминама електроенергетског система се не дешава, па се у електроенергетском систему стално прати равнотежа између произведене и утрошене електричне енергије.

Посебност електроенергетских система је скоро тренутни пренос електричне енергије од извора до потрошача и немогућност њеног акумулирања у значајним количинама. Ова својства одређују истовременост процеса производње и потрошње електричне енергије.

У производњи и потрошњи електричне енергије наизменичне струје, једнакост произведене и утрошене електричне енергије у било ком тренутку одговара једнакости произведене и потрошене активне и реактивне снаге.

Дакле, у било ком тренутку у стационарном режиму електроенергетског система, електране морају генерисати снагу једнаку снази потрошача и покривати губитке енергије у преносној мрежи, односно мора се поштовати равнотежа произведене и потрошене снаге. .

Концепт баланса реактивне снаге повезан је са утицајем реактивна снага, који се преноси преко елемената електричне мреже, на напонски режим. Поремећај равнотеже реактивне снаге доводи до промене нивоа напона у мрежи.

Типично, енергетски системи који имају мањак активне снаге такође имају мањак реактивне снаге. Међутим, ефикасније је не преносити недостајућу реактивну снагу из суседних електроенергетских система, већ је генерисати у компензационим уређајима инсталираним у овом електроенергетском систему.

Један од главних показатеља присуства равнотеже између произведене и утрошене електричне енергије је фреквенција мреже… Фреквенција електричне мреже у Русији, Белорусији, Украјини и већини европских земаља је 50 Хз.Ако је фреквенција електроенергетског система земље унутар 50 Хз (толеранције ± 0,2 Хз), то значи да се поштује енергетски биланс.

У случају мањка произведене електричне енергије, посебно њеног активног састојка, настаје дефицит снаге, односно нарушава се енергетски биланс. У овом случају долази до смањења фреквенције електричне мреже испод дозвољене вредности. Што је већи дефицит електричне енергије у електроенергетском систему, то је нижа фреквенција.

Процес нарушавања енергетског биланса је најопаснији за енергетски систем, а ако се не заустави у почетној фази, онда ће доћи до потпуног колапса енергетског система.

Да би се спречио колапс електроенергетског система у недостатку струје у дистрибутивним трафостаницама, користи се аутоматизација у случају нужде — аутоматско растерећење фреквенције (АЦхР) и аутоматизација елиминације асинхроног режима (АЛАР).

АЦхР аутоматски искључује одређени део оптерећења потрошача, чиме се смањује енергетски дефицит у електроенергетском систему. АЛАР је софистицирани аутоматски систем који аутоматски открива и уклања асинхроне модове у електричним мрежама. У случају нестанка струје у електроенергетском систему, АЛАР ради заједно са АФЦ.

У свим деловима електроенергетског система могуће су различите ванредне ситуације: оштећење различите опреме на станицама и трафостаницама, оштећење кабловских и надземних далековода, поремећај нормалног рада уређаја релејне заштите и аутоматике итд. корисника у складу са њиховим категорија поузданости напајања.

Карактеристике регулације напона

Напон у електроенергетском систему је регулисан тако да се обезбеде нормалне вредности напона у свим областима. Регулација напона крајњег корисника се врши према просечним вредностима напона добијеним из већих трафостаница.

По правилу, такво подешавање се врши једном, затим се напон подешава на великим чворовима - регионалним трафостаницама, јер је због њиховог великог броја непрактично стално прилагођавати напон сваке потрошачке трафостанице.

Регулација напона у трафостаницама се врши помоћу ванструјних прекидача и прекидача оптерећења уграђених у енергетске трансформаторе и аутотрансформаторе. Регулација помоћу прекидача за искључење се врши са искљученим трансформатором из мреже (прекидање без побуде). Преклопни уређаји под оптерећењем омогућавају регулацију напона оптерећења, односно без потребе да се претходно искључи трансформатор (аутотрансформатор).

Регулација напона помоћу прекидача под оптерећењем енергетских трансформатора може се вршити аутоматски и ручно.Такође, у зависности од техничког стања трансформатора (аутотрансформатора), у циљу продужења радног века прекидача под оптерећењем може се донета је одлука да се напон регулише искључиво у ручном режиму, уз претходно скидање оптерећења са трансформатора.Истовремено, очувана је могућност пребацивања славина измењивача под оптерећењем, а у случају потребе за брзом регулацијом напона, ова операција се може извршити без претходног скидања оптерећења са трансформатора.

Губици снаге и енергије

Пренос електричне енергије неизбежно је праћен губицима снаге и енергије у трансформаторима и водовима. Ови губици морају бити покривени одговарајућим повећањем капацитета напајања, што доводи до повећања капиталних улагања за изградњу електроенергетског система.

Поред тога, губици снаге и енергије узрокују додатну потрошњу горива у електранама, трошкове електричне енергије, а самим тим повећавају цену електричне енергије. Због тога је у пројектовању потребно тежити смањењу ових губитака у свим елементима преносне мреже.

Такође видети: Губитак снаге и енергије у електричним колима и Мере за смањење губитака у електричним мрежама

Паралелни рад електроенергетских система

Електроенергетски системи земаља или одвојени делови електроенергетског система унутар земље могу бити повезани једни са другима и као целина чине међусобно повезани електроенергетски систем.

Ако два енергетска система имају исте параметре, могу да раде паралелно (синхроно). Могућност синхроног рада два електроенергетска система омогућава значајно повећање њихове поузданости, јер се у случају великог дефицита снаге у једном од електроенергетских система овај дефицит може покрити другим електроенергетским системом.Повезивањем електроенергетских система више земаља могућ је извоз или увоз електричне енергије између ових земаља.

Али ако два електроенергетска система имају неке разлике у електричним параметрима, посебно у фреквенцији електричне мреже, онда ако је потребно комбиновати ове електроенергетске системе, њихова директна веза са паралелним радом је неприхватљива.

У овом случају излазе из ситуације коришћењем водова једносмерне струје за пренос електричне енергије између електроенергетских система, што омогућава комбиновање несинхронизованих електроенергетских система које карактеришу различите фреквенције мреже.